Grabadora de programas Atari

El grabador de programas Atari es el dispositivo de almacenamiento de datos en cinta magnética exclusivo de Atari para los ordenadores Atari de 8 bits . El modelo original 410 se lanzó junto con los Atari 400 y 800 en 1979. El 1010 fue un modelo más pequeño que se introdujo para que coincidiera con el estilo de la serie XL lanzada en 1983. Los modelos XC11 y XC12 de 1986 se asemejaban a la serie XE y se vendieron principalmente en Europa del Este y Sudamérica. También se introdujeron ligeras variaciones de todos estos modelos de vez en cuando.

La velocidad de datos nominal era de 600  bits/s, pero la sencilla corrección de errores y los breves intervalos entre los paquetes resultantes la redujeron ligeramente. Al final, su velocidad era aproximadamente el doble que la de los formatos utilizados por la Commodore Datasette o la TI-99/4 . En algunos mercados, donde la grabadora de programas era la única solución de almacenamiento rentable, se desarrollaron modos de alto rendimiento basados ​​en software que funcionaban más de tres veces más rápido, e incluso hasta cuatro veces más rápido con simples modificaciones de hardware.

Las unidades presentaban varias características poco comunes en otras plataformas. El controlador del sistema admitía un formato basado en paquetes con sumas de verificación para la detección de errores, a diferencia de otros sistemas que carecían de detección de errores o utilizaban sumas de verificación de archivos completos. El controlador incluía formatos separados para datos binarios y datos más complejos que requerían un procesamiento más prolongado. El canal de audio izquierdo podía utilizarse para enviar audio al altavoz del televisor, que podía usarse para reproducir música durante la carga o en sistemas de instrucción asistida por computadora controlados por programa .

Los ordenadores Atari de 8 bits contaban con un sistema de entrada/salida avanzado (para la época) , el Atari SIO . Los dispositivos normalmente tenían puertos de entrada y salida que permitían conectar en cadena varios dispositivos a un único puerto del ordenador anfitrión. ^{[ 3 ]} La mayoría de los dispositivos eran "inteligentes", ya que escuchaban los comandos que se enviaban a través del flujo de datos para obtener instrucciones relacionadas con su propio número de dispositivo. Por ejemplo, la unidad de disquete Atari 810 incluía un MOS 6507 que monitorizaba los comandos enviados a un número de dispositivo seleccionado mediante interruptores en la parte posterior de la unidad. ^{[ 4 ]}

La unidad de casete se diseñó para ser un dispositivo de mucho menor costo, lo que eliminó la posibilidad de que fuera inteligente. En cambio, y a diferencia de otros dispositivos utilizados con SIO, el sistema de casete utilizaba varios pines dedicados en el puerto SIO que controlaban directamente la unidad. Estos incluían el pin 8, MOTOR, que encendía y apagaba el motor de la unidad de cinta , y el pin 11, AUDIOIN, que transmitía al sistema cualquier audio grabado en el canal de audio izquierdo. Los datos se leían y escribían en el canal de audio derecho mediante los pines de datos SIO estándar: pin 3, DATAIN, y pin 5, DATAOUT. ^{[ 5 ]}

Debido a que no había forma de decodificar comandos ni de seleccionar dispositivos, cada ordenador anfitrión solo podía admitir una unidad. Esto se impuso omitiendo el puerto de conexión en cadena en las unidades de cinta, lo que obligaba a que fuera el último dispositivo en la cadena SIO. ^{[ 6 ]} Las excepciones fueron el 1010 y el XC11, que incluían un puerto adicional y sí permitían la conexión en cadena. ^{[ 1 ]}

El sistema utilizaba modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) para almacenar datos en las cintas. Al escribir datos, el chip POKEY se configuraba con uno de sus cuatro canales a 5327  Hz para la marca y otro a 3995  Hz para el espacio, mientras que un tercer canal se configuraba a 600  Hz y se utilizaba como reloj (estos valores corresponden a los Atari NTSC; los modelos PAL utilizaban frecuencias ligeramente inferiores para los tres, pero aún dentro de las tolerancias para que las cintas fueran intercambiables). Los datos enviados al controlador del dispositivo de casete alternaban cuál de los dos tonos se reproducía en DATAOUT, sincronizado con el reloj. Cada byte iba precedido de un bit de espacio y seguido de una marca. ^{[ 7 ]} La lectura se realizaba mediante dos filtros de banda estrecha en la propia unidad, que producían una salida al detectar el tono correspondiente. Durante la reproducción, las dos salidas activaban y desactivaban DATAIN, lo que era interpretado automáticamente por el POKEY y reformateado en una serie de bytes para su almacenamiento. ^{[ 8 ]}

Mientras que la mayoría de los sistemas de la época escribían bytes de datos sin un formato general particular, el controlador de Atari utilizaba un formato de paquetes simple para facilitar la detección de errores . Los datos se dividían en paquetes de 128 bytes y luego se enviaban a la cinta con tres bytes de encabezado y un byte de suma de verificación al final, por lo que el paquete completo tenía una longitud de 132 bytes. Los dos primeros bytes eran 01010101 01010101, utilizados por el POKEY para la recuperación del reloj y así solucionar problemas comunes como el estiramiento de la cinta y otros problemas frecuentes en los sistemas de casete. El siguiente byte, el byte de control, especificaba si el paquete contenía 128 bytes de datos completos, menos o si se trataba de un marcador especial de fin de archivo (EOF). Solo el paquete inmediatamente anterior al EOF podía estar en el formato más corto, con el número de bytes utilizados colocado en el byte que precedía a la suma de verificación de fin de paquete. Tanto el paquete corto como el paquete EOF se rellenaban hasta alcanzar una longitud total de 132 bytes. ^{[ 9 ]}

Entre paquetes, el sistema reproducía continuamente el tono de marca, con un breve tono de escritura previo a la grabación y un intervalo posterior a la grabación de duración variable; la combinación de ambos se conocía como intervalo entre grabaciones (IRG). El controlador admitía dos modos de escritura. En el modo IRG corto, el intervalo  duraba aproximadamente 0,25 segundos. Este modo se utilizaba para la mayoría de las transferencias, dejando el tiempo justo para que el ordenador calculara la suma de comprobación y, potencialmente, detuviera la unidad si la suma de comprobación fallaba. El otro modo, IRG normal, reproducía un  intervalo de 3 segundos entre paquetes. Este tiempo se seleccionaba para garantizar que la unidad pudiera detenerse y reiniciarse sin que hubiera avanzado más allá del siguiente paquete. ^{[ 10 ]}

El IRG normal tenía como objetivo permitir que la computadora realizara un procesamiento de datos más complejo, permitiéndole detener la transferencia y, por lo tanto, otorgándole el tiempo necesario. El IRG normal no se utilizó ampliamente; los únicos ejemplos conocidos son la carga de programas en lenguaje ensamblador en formato ATASCII y la capacidad, mucho menos frecuente, de cargar y almacenar el lenguaje de programación BASIC como texto. Al almacenarse como texto, cada línea debía leerse y luego convertirse a formato tokenizado, lo que podía llevar algún tiempo. Generalmente, los programas BASIC se almacenaban en su forma tokenizada, que podía leerse y escribirse como datos binarios utilizando el IRG corto. ^{[ 10 ]}

El sistema carecía de un formato de archivo definido para archivos de propósito general, pero sí definía un formato de archivo para casetes de arranque. Este consistía en seis bytes al inicio del archivo. El primero de estos bytes era un espacio de relleno sin usar. El segundo byte contenía el número de paquetes en el archivo, permitiendo hasta 255 paquetes, o 32  kB de datos. Los dos bytes siguientes especificaban la ubicación inicial donde se colocarían los datos en la memoria, y los dos últimos contenían la ubicación a la que saltar para iniciar la ejecución del programa. Inmediatamente después de este encabezado, se encuentra el código previsto para un posible arranque en varias etapas que devuelve el indicador de acarreo borrado en caso de error. Por lo tanto, hay al menos dos bytes adicionales para establecer el indicador y regresar de la subrutina. ^{[ 11 ]}

Cuando el sistema arrancaba manteniendo Startpulsada la tecla, ^{[ a ]} el ordenador intentaba arrancar desde la cinta. Esto reproducía un tono en el altavoz del televisor para indicar que el ordenador estaba listo, momento en el que el usuario pulsaba Reproducir en la unidad y luego cualquier tecla del teclado para indicar que la unidad estaba lista. El sistema activaba entonces la línea MOTOR para comenzar la reproducción, reproduciendo la cinta durante un máximo de 35 segundos, comenzando a buscar el paquete de cabecera después de unos 10 segundos, para evitar la detección errónea de datos en la corta sección de cinta no grabable al principio del casete. Si no se encontraba, o se encontraba algún otro tipo de paquete, se informaba de un error. ^{[ 13 ]}

Otra característica del puerto SIO de Atari era el pin AUDIOIN, que se conectaba al canal izquierdo del casete. Esto permitía grabar audio en dicho canal y reproducirlo a través del altavoz del televisor. Originalmente, se utilizaba con una serie de casetes de instrucción asistida por computadora (CAI) vendidos por Atari y, posteriormente, por terceros. ^{[ 14 ]} También se utilizaba a veces en casetes de arranque para reproducir música durante la carga del programa. ^{[ 14 ]}

Cuando se utilizaba para CAI, se empleaba un protocolo sencillo para controlar la reproducción. Cada sección de audio se marcaba con un breve tono de marca de 5327  Hz. El programa correspondiente activaba entonces la línea MOTOR para iniciar la reproducción y leía los datos hasta detectar una serie de unos en la señal POKEY. En ese momento, el programa detenía la cinta y interactuaba con el usuario. Esto se utilizaba normalmente para detener la reproducción y formular preguntas de opción múltiple antes de continuar con la siguiente sección de audio. ^{[ 15 ]}

Atari vio en el mercado de CAI una posible entrada al mercado educativo, creando una división educativa ^{[ 16 ]} y produciendo una serie de cintas al principio de la historia del sistema. ^{[ 17 ]} La ​​más conocida de ellas fue States and Capitals , un sencillo juego de preguntas que se convirtió en el tema de varios anuncios televisivos de Atari. ^{[ 18 ]}

La velocidad de señalización básica del sistema era de 600  bit/s, pero existía cierta sobrecarga adicional debido a los intervalos entre registros y la estructura de paquetes. Esto redujo la velocidad efectiva a unos 550  bit/s. Esto resulta favorable en comparación con sistemas similares de la época, como el estándar de Kansas City  de 300 bit/s ^{[ 19 ]} o los formatos utilizados en la TI-99/4 o la Commodore Datasette , que tenían velocidades de señalización similares a las de Atari, pero escribían todos los datos dos veces como mecanismo de corrección de errores y, por lo tanto, tenían velocidades efectivas más cercanas a los 300 bit/s. ^{[ 20 ]} 

En aquellos mercados donde el casete era el único medio de almacenamiento rentable, el rendimiento del sistema representaba un grave problema. Esto dio lugar a una amplia variedad de actualizaciones de software y hardware para mejorar el rendimiento. Las soluciones puramente de software estaban limitadas por el uso del método de grabación FSK específico de Atari: cualquier bit grabado en la cinta debía constar de suficientes ondas de la frecuencia utilizada para estabilizar los dos filtros de audio, de modo que los bits de marca y espacio pudieran distinguirse de forma fiable. Esto impedía que el software por sí solo redujera los tiempos de carga en un factor de 10, como era posible en los sistemas Commodore. Las soluciones de hardware añadían un circuito para medir el tiempo entre cruces por cero de la señal en lugar de detectar su frecuencia mediante filtros de audio, de modo que una sola onda era suficiente para almacenar un bit, que era el método empleado por casi todos los demás ordenadores domésticos que permitían el almacenamiento en cinta de casete. Entre los más conocidos se encontraba el sistema Turbo 2000 de Checoslovaquia , que aumentó la velocidad de datos básica de un XC12 a 2270  bit/s, casi cuatro veces más rápido que el estándar original. ^{[ 21 ]}

En 1983, Carl Evans publicó una breve nota sobre cómo mejorar la fiabilidad de la lectura de datos de las grabadoras. Un análisis más completo apareció en Antic en febrero de 1984. Este análisis consistía en sustituir dos resistencias, una en cada uno de los filtros de alta y baja frecuencia, por resistencias de baja tolerancia del mismo valor base. Esto ajusta las frecuencias centrales de su respuesta en frecuencia, que tiene forma de campana, mucho más cerca de las frecuencias controladas por cuarzo y, por lo tanto, casi totalmente constantes, utilizadas durante la grabación, y elimina cualquier posible solapamiento en el que una señal pudiera producir salida en ambos canales si la diferencia entre los dos valores de resistencia fuera demasiado pequeña. ^{[ 22 ]}